Lời giới thiệu Thực hiện chủ trương của lãnh đạo thành phố Hà Nội và thực hiện một trong những chương trình mục tiêu của sở giáo dục và đào tạo Hà Nội ,giai đoạn từ nay đến 2005 và tiếp
Trang 2SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TỌA HÀ NỘI
Phạm Ngọc Dũng (Chủ biên) Nguyễn Quang Hưng
Giáo trình
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
(Giáo trình dùng trong các trường THCN Hà Nội)
NHÀ XUẤT BẢN HÀ NỘI - 2007
Trang 3Lời giới thiệu
Thực hiện chủ trương của lãnh đạo thành phố Hà Nội và thực hiện một trong những chương trình mục tiêu của sở giáo dục và đào tạo Hà Nội ,giai đoạn từ nay đến
2005 và tiếp đến 2010 , để đẩy mạnh đào tạo nhân lực bậc trung học chuyên nghiệp
và dạy nghề phục vụ công nghiệp hoá , hiện đại hoá thủ đô ,đó là : Biên soạn bộ chương trình giảng dạy và giáo trình các môn học trong các trường trung học chuyên nghiệp Hà Nội Bộ chương trình và giáo trình sẽ được sử dụng trong hệ thống các trường trung học chuyên nghiệp công lập, bán công, dân lập và tư thục Hà Nội
Trường trung học công nghiệp Hà Nội đã tổ chức biên soạn một số giáo trình cho ngành "Sửa chữa , khai thác thiết bị cơ khí ", chuyên ngành cắt gọt kim loạivà chuyên ngành sửa chữa Đây là một cố gắng lớn của các cán bộ và giáo viên của trường cùng ngành giáo dục chuyên nghiệp thành phố từng bước thống nhất nội dung dạy và học ở các trường trung học chuyên nghiệp trên địa bàn thành phố Hà Nội
Nội dung của các giáo trình được xây dựng trên cơ sở kế thừa những nội dung
đã được giảng dạy gần 30 năm ở trường THCN Hà Nội và một số trường bạn có đào tạo cùng chuyên ngành , kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo Các giáo trình được xây dựng trên cơ sở "Chương trình đào tạo trung học chuyên nghiệp ngành sửa chữa , khai thác thiết bị cơ khí , chuyên ngành cắt gọt kim loại và sửa chữa " đã được hội đồng thẩm định của bộ giáo dục và đào tạo thông qua ngày 12/4/2002
Giáo trình do các nhà giáo có nhiều kinh nghiệm giảng dạy của trường trung học công nghiệp Hà Nội biên soạn , theo định hướng cơ bản , phù hợp cấp học , câp nhật kiến thức mới và có tính đến tính đa ngành và tính liên thông ; các giáo trình được trình bầy ngắn gọn, dễ hiểu phù hợp với đối tượng học sinh trung học và cũng rất bổ ích với đội ngũ kỹ thuật viên và công nhân kỹ thuật để nâng caokiến thức và tay nghề
Tuy các tác giả đã có nhiều cố gắng khi biên soạn , song giáo trình chắc chắn không tránh khỏi những khiếm khuyết Hy vọng nhận được sự góp ý của các đồng nghiệp khác ở các trường và bạn đọc để những giáo trình được biên soạn tiếp hoặc tái bản lần sau có chất lượng tốt hơn
Mọi ý kiến xin gửi về trường trung học công nghiệp Hà Nội , địa chỉ 131 phố Thái Thịnh , quận Đống Đa , thành phố Hà Nội
Hiệu trưởng
Trường trung học công nghiệp Hà Nội
Phạm Đình Tân
Trang 4Lời nói đầu
Giáo trình công nghệ chế tạo máy được biên soạn trên cơ sở " Chương trình
đào tạo trung học chuyên nghiệp ngành Sửa chữa, khai thác thiết bị cơ khí, chuyên ngành cắt gọt kim loại và sửa chữa" đã được Hội đồng thẩm định của Bộ giáo dục và Đào tạo thông qua ngày 12/4/2002 Nội dung được biên soạn theo tinh thần ngắn gọn, dễ hiểu Giáo trình là một phần trong nội dung của chuyên ngành đào tạo vì vậy người dạy và người học cần tham khảo thêm các tài liệu có liên quan đối với ngành học để việc sử dụng có hiệu quả hơn
Hiện nay, trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, sửa chữa và khai thác thiết bị cơ khí là một ngành quan trọng của nền kinh tế quốc dân, được sử dụng hầu hết trong các lĩnh vực công và nông nghiệp Cồng nghệ chế tạo máy là một môn chuyên môn chủ yếu của ngành sửa chữa và khai thác thiết bị Trang bị những kiến thức cơ bản để lập quy trình công nghệ gia công chế tạo, lắp ráp, kiểm tra và sửa chữa các sản phẩm cơ khí và máy móc thiết bị sao cho đạt yêu cầu kỹ thuật và kinh tế phù hợp với điều kiện sản xuất cụ thể
Cán bộ kỹ thuật và công nhân trong ngành khai thác và sửa chữa thiết bị cơ khí được đào tạo phải có kiến thức cơ bản, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức
đó để giải quyết những vấn đề cụ thể trong thực tế sản xuất như sử dụng, chế tạo, sửa chữa, lắp ráp Với mục đích đó, môn học này cung cấp những lí luận cơ bản và những kinh nghiệm để thiết kế, chế tạo, sửa chữa và khai thác máy
Giáo trình được biên soạn với dung lượng 90 tiết, bao gồm 18 chương với sự
thống nhất chi tiết về nội dung trong từng chương của K.S Phạm Ngọc Dũng và K.S
Nguyễn Quang Hưng Trong quá trình biên soạn, giáo trình đã nhận được sự đóng
góp ý kiến của tập thể giáo viên Trường Trung học Công nghiệp Hà Nội, đặc biệt là Ban Lý thuyết Cơ Sở
Các tác giả đã có rất nhiều cố gắng và tâm huyết trong quá trình biên soạn giáo trình, tuy nhiên do tính chất phức tạp của công việc biên soạn chắc chắn không thể tránh khỏi những chỗ chưa thoả đáng, những khiếm khuyết nhất định Các tác giả rất mong được sự đóng góp ý kiến của bạn đọc để giáo trình hoàn thiện hơn nữa.Mọi
ý kiến đóng góp xin gửi về Nhà xuất bản Hà Nội, Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội hoặc Ban Lý thuyết Cơ Sở Trường Trung học Công nghiệp Hà Nội
Xin chân thành cảm ơn!
Các tác giả
Trang 5
B ÀI M Ở Đ ẦU
(1 tiết)
i vị trí môn học :
Môn học Công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo
kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các trang bị cơ khí phục
vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải … Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ
kỹ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tương đối rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng
Chính vì vậy, để làm công nghệ được tốt cần có sự hiểu biết sâu sắc về các môn khoa học cơ sở như: sức bền vật liệu, nguyên lý máy, chi tiết máy, máy công cụ, nguyên lý cắt, dụng cụ cắt, vật liệu học… Các môn tính toán và thiết kế đồ gá, thiết
kế nhà máy cơ khí, tự động hoá quá trình sản xuất sẽ hỗ trợ tốt cho môn học Công nghệ chế tạo máy và là những vấn đề có quan hệ khăng khít với môn học này
Công nghệ chế tạo máy có nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế và tổ chức thực hiện quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nhất định trong điều kiện quy mô sản xuất cụ thể Mặt khác nó nghiên cứu các quá trình hình thành các bề mặt chi tiết và lắp ráp chúng thành sản phẩm Nó có mối liên hệ chặt chẽ giữa
lý thuyết và thực tiễn sản xuất, được tổng kết từ thực tế sản xuất trải qua nhiều lần kiểm nghiệm của sản xuất để không ngừng nâng cao trình độ kỹ thuật rồi được đem ứng dụng vào sản xuất để giải quyết những vấn đề
phức tạp hơn, khó khăn hơn
Trang 6iii Mục tiêu môn học :
Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững, vận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế, xây dựng; quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm
cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế
kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể Môn học còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ cần thiết nhằm nâng cao tính công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng
Tóm lại, ta nhận thấy rằng ngành Chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị, công cụ cho mọi ngành trong nền kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cần thiết để các ngành này phát triển Vì vậy việc phát triển khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực Công nghệ chế tạo máy có ý nghĩa hàng đầu nhằm thiết kế, hoàn thiện, vận dụng các phương pháp chế tạo, tổ chức và điều khiển quá trình sản xuất đạt hiệu quả kinh tế cao nhất
Căn cứ vào yêu cầu sử dụng, thiết kế ra nguyên lý của thiết bị; từ nguyên lý thiết
kế ra kết cấu thực, sau đó là chế thử để kiểm nghiệm kết cấu và sửa đổi hoàn thiện rồi mới đưa vào sản xuất hàng loạt Nhiệm vụ của nhà thiết kế là thiết kế ra những thiết
bị đảm bảo phù hợp với yêu cầu sử dụng, còn nhà công nghệ thì căn cứ vào kết cấu
đã thiết kế để chuẩn bị quá trình sản xuất và tổ chức sản xuất Nhưng giữa thiết kế và chế tạo có mối quan hệ rất chặt chẽ Nhà thiết kế khi nghĩ tới những yêu cầu sử dụng của thiết bị đồng thời cũng phải nghĩ đến những vấn đề về công nghệ để sản xuất ra chúng Vì vậy nhà thiết kế cũng cần phải nắm vững kiến thức về công nghệ chế tạo
Từ bản thiết kế kết cấu đến lúc ra sản phẩm cụ thể là một quá trình phức tạp, chịu tác động của nhiều yếu tố khách quan và chủ quan làm cho sản phẩm cơ khí sau khi chế tạo có sai lệch so với bản thiết kế kết cấu Như vậy khi chuẩn bị công nghệ chế tạo cần chú ý khống chế sai lệch đó trong phạm vi chế tạo cho phép
IV Khái quát về nội dung :
Chương trình môn học được thực hiện trong 90 tiết, bao gồm 18 chương:
_ Chương 1 : Các khái niệm
_ Chương 2 : Chất lượng bề mặt
_ Chương 3 : Độ chính xác gia công
_ Chương 4 : Chuẩn và cách chọn chuẩn
_ Chương 5 : Thiết kế quy trình công nghệ
_ Chương 6 : Phôi và lượng dư gia công
_ Chương 7 : Đúc
_ Chương 8 : Gia công bằng biến dạng dẻo
_ Chương 9 : Hàn và cắt kim loại
Trang 7_ Chương 10 : Gia công chuẩn bị
_ Chương 11 : Các phương pháp gia công mặt phẳng
_ Chương 12 : Các phương pháp gia công mặt trụ
_ Chương 13 : Gia công định hình
_ Chương 14 : Gia công chi tiết họ hộp
_ Chương 15 : Gia công bánh răng
_ Chương 16 : Gia công vật liệu siêu cứng
_ Chương 17 : Lắp ráp máy
_ Chương 18 : Công nghệ phục hồi chi tiết máy
Ngoài phần lý thuyết chuyên môn, cuốn sách còn cung cấp một số bài tập ví dụ tham khảo và một số câu hỏi ôn tập sau mỗi chương giúp học sinh nắm vững bài học hơn
Trang 8Chương 1 CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA
(3 tiết) Mục tiêu bài học _ Cung cấp và trang bị cho học sinh những kiến thức về quá trình hình thành sản phẩm cơ khí và các dạng sản xuất
_ Thông qua bài học, học sinh nắm được và phân biệt được:
+ Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ
+ Các thành phần của quá trình công nghệ
Nói một cách hẹp hơn thì trong một nhà máy cơ khí, quá trình sản xuất là quá trình tổng hợp các hoạt động có ích để biến nguyên liệu và bán thành phẩm thành sản phẩm của nhà máy Trong đó có các quá trình như: chế tạo phôi, gia công cắt gọt, gia công nhiệt và hoá, kiểm tra, lắp ráp cùng với hàng loạt quá trình phụ như vận chuyển, sửa chữa, bảo quản, chạy thử, điều chỉnh, bao bì
Từ quan điểm công nghệ chúng ta cần nghiên cứu từng phần của quá trình sản xuất trên, một trong các quá trình đó là quá trình công nghệ
2 Quá trình công nghệ:
_ Quá trình công nghệ là một phần của quá trình sản xuất trực tiếp làm thay đổi trạng thái, tính chất của đối tượng sản xuất Thay đổi trạng thái và tính chất bao gồm: thay đổi hình dáng kích thước, tính chất lý hoá của vật liệu, vị trí tương quan giữa các bộ phận của chi tiết
Trang 9+ Quá trình công nghệ gia công cơ là quá trình cắt gọt phôi, nhằm tạo ra hình dáng, kích thước, độ nhẵn bề mặt, độ chính xác của chi tiết
+ Quá trình công nghệ nhiệt luyện là quá trình làm thay đổi tính chất vật lý và hoá học của vật liệu chi tiết
+ Quá trình công nghệ lắp ráp là quá trình tạo thành những quan hệ tương quan giữa các chi tiết thông qua các loại liên kết mối lắp ghép
Ngoài ra còn có các quá trình công nghệ chế tạo phôi như đúc, gia công áp lực Như vậy ta thấy rằng xác định quá trình công nghệ hợp lý rồi ghi thành văn bản công nghệ thì văn bản đó gọi là quy trình công nghệ Chính vì vậy mà một quy trình công nghệ tối ưu phải thoả mãn những điều cơ bản sau:
+ Nâng cao chất lượng sản phẩm
+ Hoàn thành sản lượng đã đề ra và giá thành của sản phẩm phải là rẻ nhất + Đảm bảo sự an toàn cho người lao động trong quá trình sản xuất
II Các thành phần của quy trình công nghệ :
a) Nguyên công: Là một phần của quá trình công nghệ được hoàn thành liên
tục tại một chỗ làm việc do một hay một nhóm công nhân thực hiện Nếu thay đổi một trong các điều kiện như: tính làm việc liên tục, hoặc chỗ làm việc thì ta đã chuyển sang một nguyên công khác VD: ta tiện trục như hình vẽ sau:
Trang 10Nếu ta tiện một đầu rồi trở đầu ngay để tiện đầu kia thì vẫn thuộc một nguyên công Nhưng nếu tiện một đầu cho cả loạt xong rồi mới tiện đầu còn lại cũng cho
cả loạt đó thì thành hai nguyên công Hoặc là trên một
máy chỉ tiện một đầu, còn đầu kia lại tiện trên một máy khác thì cũng là hai
nguyên công
Mặt khác, sau khi tiện mặt trụ ở một máy, phay rãnh then ở trên máy khác thì cũng là hai nguyên công Nguyên công còn là đơn vị cơ bản của quá trình công nghệ để hoạch toán và tổ chức sản xuất Phân chia quá trình công nghệ ra thành các nguyên công có ý nghĩa:
+ ý nghĩa kỹ thuật là ở chỗ, tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà người kỹ thuật viên phải gia công các bề mặt của chi tiết đó bằng phương pháp mài, phay, khoan hay tiện
+ ý nghĩa kinh tế: phải tuỳ theo sản lượng và điều kiện sản xuất cụ thể mà chia nhỏ ra làm nhiều nguyên công (phân tán nguyên công) hoặc tập trung ở một vài nguyên công (tập trung nguyên công) nhằm mục đích đảm bảo sự cân bằng cho nhịp sản xuất Hoặc trên một máy chính xác không nên làm cả việc thô và việc tinh mà phải chia thành hai nguyên công thô và tinh cho hai máy, máy chính xác và máy thô (vì máy gia công chính xác đắt hơn máy gia công thô)
Trang 11b) Gá: Gá là một phần của nguyên công, được hoàn thành trong một lần gá đặt
chi tiết VD : gá tiện một đầu rồi đổi gá đầu kia là hai lần gá
Một nguyên công có thể có một hoặc nhiều lần gá
c) Vị trí: Là một phần quan trọng của nguyên công, được xác định bởi một vị
trí tương quan giữa chi tiết với máy hoặc giữa chi tiết với dao cắt VD: mỗi lần phay một cạnh hoặc khoan một lỗ trên chi tiết có nhiều lỗ được gọi là một vị trí Như vậy một lần gá có thể có một hoặc nhiều vị trí
d) Bước: Cũng là một phần của nguyên công tiến hành gia công một bề mặt
(hoặc một tập hợp bề mặt) sử dụng dao (hoặc một bộ dao) đồng thời chế độ làm việc của máy duy trì không đổi (chế độ cắt không đổi) Nếu thay đổi một trong các điều kiện: bề mặt gia công hoặc chế độ làm việc của máy (như đổi tốc độ cắt, bước tiến hoặc chiều sâu cắt…) thì ta đã chuyển sang một bước khác
VD: trong hình I.1 ta tiện ba đoạn A, B, C là ba bước khác nhau; tiện bốn mặt đầu D, E, F, G là bốn bước độc lập với nhau Tiện ngoài rồi đổi tốc độ, bước tiến và thay dao để tiện ren là hai bước khác nhau
Như vậy một nguyên công có thể có một hoặc nhiều bước
e) Đường chuyển dao: Là một phần của bước để hớt đi một lớp vật liệu có cùng
chế độ cắt và bằng cùng một dao VD: để tiện ngoài một mặt trụ có thể dùng cùng chế độ cắt, cùng một dao để hớt làm nhiều lần; mỗi lần là một đường chuyển dao Như vậy mỗi bước có thể có một hoặc nhiều đường chuyển dao
f) Động tác: Là một hành động của người công nhân để điều khiển máy thực
hiện việc gia công hoặc lắp ráp VD: bấm nút, quay ụ dao, đẩy ụ động
Động tác là đơn vị nhỏ nhất của quá trình công nghệ
Việc phân chia thành động tác rất cần thiết để định mức thời gian, nghiên cứu năng suất lao động và tự động hoá nguyên công
III Các dạng sản xuất :
Dựa vào nhu cầu của xã hội và mức tiêu thụ của thị trường tiêu dùng, nhà máy cần phải sản xuất một số lượng sản phẩm trong một khoảng thời gian nhất định Đó là kế hoạch sản xuất của nhà máy, kế hoạch này có thể do cấp trên giao cho, cũng có thể do bản thân nhà máy tự lập ra theo nhu cầu của xã hội và thị trường tiêu thụ Khi đã có kế hoạch, nhà máy phải động viên toàn bộ lực lượng để thực hiện kế hoạch đó Trong kế hoạch sản xuất, chỉ tiêu quan trọng nhất là sản
Trang 12lượng hàng năm tính theo đơn vị sản phẩm (chiếc) hoặc trọng lượng (tấn) hoặc bằng giá trị tiền (đồng) tuỳ theo nghành sản xuất Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trưng có tính chất tổng hợp giúp cho việc xác định hợp lý đường lối, biện pháp công nghệ và tổ chức sản xuất để chế tạo ra sản phẩm đạt các chỉ tiêu kinh tế
kỹ thuật Các yếu tố đặc trưng của dạng sản xuất là :
+ Sản lượng
+ Tính ổn định của sản phẩm
+Tính lặp lại của quá trình sản xuất
+ Mức độ chuyên môn hoá trong sản xuất
Tuỳ theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm mà người ta chia ra
ba dạng sản xuất sau:
+ Sản xuất đơn chiếc
+ Sản xuất hàng loạt
+ Sản xuất hàng khối
1 Dạng sản xuất đơn chiếc:
Dạng sản xuất đơn chiếc: có đặc điểm là sản lượng hàng năm ít, thường từ một đến vài chục chiếc, sản phẩm không ổn định do chủng loại nhiều, chu kì chế tạo lại không được xác định Do vậy trong dạng sản xuất này thường chỉ dùng các trang thiết
bị, dụng cụ công nghệ vạn năng Máy móc được bố trí theo loại máy thành từng bộ phận sản xuất khác nhau Tài liệu công nghệ có nội dung sơ lược, dưới dạng phiếu tiến trình công nghệ Yêu cầu trình độ thợ phải cao
2 Dạng sản xuất hàng loạt:
Dạng sản xuất hàng loạt có sản lượng hàng năm không quá ít, sản phẩm được chế tạo thành từng loạt theo chu kì xác định Sản phẩm tương đối ổn định Tuỳ theo sản lượng và mức độ ổn định của sản phẩm mà người ta còn chia ra dạng sản xuất loạt nhỏ, loạt vừa, loạt lớn Sản xuất loạt nhỏ gần và giống sản xuất đơn chiếc, còn sản xuất hàng loạt lớn gần và giống sản xuất hàng khối
3 Dạng sản xuất hàng khối:
Dạng sản xuất hàng khối: có sản lượng rất lớn, sản phẩm ổn định; trình độ chuyên môn hoá sản xuất cao; trang thiết bị, dụng cụ công nghệ thường là chuyên dùng; quá trình công nghệ được thiết kế và tính toán chính xác và được ghi thành các tài liệu công nghệ có nội dung cụ thể và tỉ mỉ Trình độ thợ đứng máy không cần cao, nhưng phải có thợ điều chỉnh máy giỏi Dạng sản xuất hàng khối cho phép áp dụng các công nghệ tiên tến, có điều kiện cơ khí hoá và tự động hoá sản xuất, tạo điều kiện
